Вісн. Харків. нац. аграрн. ун-ту. Сер. Біологія, 2017, вип. 1 (40), с. 81-87


https://doi.org/10.35550/vbio2017.01.081




РЕАКЦІЯ РОСЛИН АРАБІДОПСИСУ ДИКОГО ТИПУ І МУТАНТІВ jin1 НА ДІЮ ПЕРОКСИДУ ВОДНЮ І СОЛЬОВОГО СТРЕСУ


Т. О. Ястреб1, Ю. Є. Колупаєв1, Г. А. Лугова1, О. П. Дмитрієв2

1Харківський національний аграрний університет ім. В.В. Докучаєва
(Харків, Україна)
E-mail:
plant_biology@ukr.net
2
Інститут клітинної біології та генетичної інженерії
Національної академії наук України
(Київ, Україна)


Досліджували вплив пероксиду водню на солестійкість 5-тижневих рослин Arabidopsis thaliana L. дикого типу Columbia-0 (Col-0) і мутантів jin1 з порушеним жасмонатним сигналінгом. Після впливу 1 мМ пероксиду водню (H2O2) підвищувалася солестійкість рослин дикого типу, що виявлялося у зменшенні інгібування їх росту, спричинюваного сольовим стресом (200 мМ NaCl). Обробка рослин Col-0 H2O2 за звичайних умов індукувала активність супероксиддисмутази і гваяколпероксидази, а при сольовому стресі сприяла збереженню підвищеної активності антиоксидантних ферментів і збільшенню вмісту проліну в листках. Такі ефекти практично не виявлялися у мутантів jin1. Зроблено висновок про причетність транскрипційного фактора JIN1/MYC2 до розвитку у рослин арабідопсису захисних реакцій, індукованих пероксидом водню.


Ключові слова: Arabidopsis thaliana, пероксид водню, солестійкість, антиоксидантні ферменти, пролін, транскрипційний фактор JIN1/MYC2

 


ЛІТЕРАТУРА


1. Karpets Yu.V., Kolupaev Yu.E., Vayner A.A. 2015. Functional interaction between nitric oxide and hydrogen peroxide during formation of wheat seedling induced heat resistance. Russ. J. Plant Physiol. 62 (1). 65-70.
https://doi.org/10.1134/S1021443714060090
 
2. Karpets Yu.V., Kolupaev Yu.E., Kosakivska I.V. 2016. Nitric oxide and hydrogen peroxide as signal mediators at induction of heat resistance of wheat plantlets by exogenous jasmonic and salicylic asids. Fiziol. rast. genet. 48 (2) : 158-166.
https://doi.org/10.15407/frg2016.02.158
 
3. Kolupaev Yu.E., Karpets Yu.V., Yastreb T.O., Lugovaya A.A. 2016. Signal mediators in realization of physiological effects of stress phytohormones. Visn. Hark. nac. agrar. univ., Ser. Biol. 1 (37) : 42-62.
 
4. Yastreb T.O., Kolupaev Yu.E., Karpets Y.V., Dmitriev A.P. 2017. Effect of nitric oxide donor on salt resistance of Arabidopsis jin1 mutants and wild-type plants. Russ. J. Plant Physiol. 64 (2) : 207-214.
https://doi.org/10.1134/S1021443717010186
 
5. Abe H., Urao T., Ito T., Seki M., Shinozaki K., Yamagu-chi-Shinozaki K. 2003. Arabidopsis AtMYC2 (bHLH) and AtMYB2 (MYB) function as transcriptional activa-tors in abscisic acid signaling. Plant Cell. 15 : 63-78.
https://doi.org/10.1105/tpc.006130
 
6. Alscher R.G., Erturk N., Heath L.S. 2002. Role of superoxide dismutases (SODs) in controlling oxidative stress in plants. J. Exp. Bot. 53 : 1331-1341.
https://doi.org/10.1093/jxb/53.372.1331
 
7. Bates L.S., Walden R.P., Tear G.D. 1973. Rapid determination of free proline for water stress studies. Plant Soil. 39 : 205-210.
https://doi.org/10.1007/BF00018060
 
8. Choudhary K.K., Agrawal S.B. 2014. Cultivar specificity of tropical mung bean (Vigna radiata L.) to elevated ultraviolet-B: Changes in antioxidative defense sys-tem, nitrogen metabolism and accumulation of jasmonic and salicylic acids. Environ. Exp. Bot. 99 : 122-132.
https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2013.11.006
 
9. Dai H., Jia G., Shan C. 2015. Jasmonic acid-induced hydro-gen peroxide activates MEK1/2 in upregulating the redox states of ascorbate and glutathione in wheat leaves. Acta Physiol. Plant. 37 : 200. doi 10.1007/s11738-015-1956-y
https://doi.org/10.1007/s11738-015-1956-y
 
10. Dombrecht B., Xue G.P., Sprague S.J., Kirkegaard J.A., Ross J.J., Reid J.B., Fitt G.P., Sewelam N., Schenk P.M., Manners J.M., Kazan K. 2007. MYC2 dif-ferentially modulates diverse jasmonate-dependent functions in Arabidopsis. Plant Cell. 19 : 2225-2245.
https://doi.org/10.1105/tpc.106.048017
 
11. Gibeaut D.M., Hulett J., Cramer G.R., Seemann J.R. 1997. Maximal biomass of Arabidopsis thaliana using a simple, low-maintenance hydroponic method and favorable environmental conditions. Plant Physiol. 115 : 317-319.
https://doi.org/10.1104/pp.115.2.317
 
12. Jubany-Marí T., Prinsen E., Munné-Bosch S., Alegre L. 2010. The timing of methyl jasmonate, hydrogen peroxide and ascorbate accumulation during water deficit and subsequent recovery in the Mediterranean shrub Cistus albidus L. Environ. Exp. Bot. 69 : 47-55.
https://doi.org/10.1016/j.envexpbot.2010.02.003
 
13. Kolupaev Yu.E., Karpets Yu.V., Dmitriev A.P. 2015. Signal mediators in plants in response to abiotic stress: calcium, reactive oxygen and nitrogen species. Cytol. Genet. 49 (5) : 338-348.
https://doi.org/10.3103/S0095452715050047
 
14. Lackman P., González-Guzmán M., Tilleman S., Carqueijeiro I., Pérez A.C., Moses T., Seo M., Kanno Y., Häkkinen S.T., Montagu M.C.E.V., Thevelein J.M., Maaheimo H., Oksman-Caldentey K.M., Rodriguez P.L., Rischer H., Goossens A. 2011. Jasmonate signaling involves the abscisic acid receptor PYL4 to regulate metabolic reprogramming in Arabidopsis and tobacco. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 108 : 5891-5896.
https://doi.org/10.1073/pnas.1103010108
 
15. Leshem Y., Seri L., Levine A. 2007. Induction of phosphatidyl-inositol 3-kinase-mediated endocytosis by salt stress leads to intracellular production of reactive oxygen species and salt tolerance. Plant J. 51 : 185-197.
https://doi.org/10.1111/j.1365-313X.2007.03134.x
 
16. Li Y., Liu Z., Hou H., Lei H., Zhu X., Li X., He X., Tian C. 2013. Arbuscular mycorrhizal fungi-enhanced resistance against Phytophthora sojae infection on soybean leaves is mediated by a network involving hydrogen peroxide, jasmonic acid, and the metabolism of carbon and nitrogen. Acta Physiol. Plant. 35 : 3465-3475.
https://doi.org/10.1007/s11738-013-1382-y
 
17. Li Y.C., Wan W.L., Lin J.S., Kuo Y.W., King Y.C., Chen Y.C., Jeng S.T. 2016.Signal transduction and regulation of IbpreproHypSys in sweet potato. Plant Cell Environ. 39 : 1576-1587.
https://doi.org/10.1111/pce.12729
 
18. Ma L., Zhang H., Sun L., Jiao Y., Zhang G., Miao C., Hao F. 2012.NADPH oxidase AtrbohD and AtrbohF function in ROS-dependent regulation of Na+/K+ homeostasis in Arabidopsis under salt stress. J. Exp. Bot. 63 : 305-317.
https://doi.org/10.1093/jxb/err280
 
19. Palmieri M.C., Sell S., Huang X., Scherf M., Werner T., Durner J., Lindermayr C. 2008. Nitric oxide-responsive genes and promoters in Arabidopsis thaliana: a bio-informatics approach. J. Exp. Bot. 59 : 177-186.
https://doi.org/10.1093/jxb/erm345
 
20. Ton J., Flors V., Mauch-Mani B. 2009. The multifaceted role of ABA in disease resistance. Trends Plant Sci. 14 : 310-317.
https://doi.org/10.1016/j.tplants.2009.03.006
 
21. Tian W.M., Yang S.G., Shi M.J., Zhang S.X., Wu J.L. 2015. Mechanical wounding-induced laticifer differentia-tion in rubber tree (Muell. Arg.): An indicative role of dehydration, hydrogen peroxide, and jasmonates. J. Plant Physiol. 182 : 95-103.
https://doi.org/10.1016/j.jplph.2015.04.010
 
22. Wilson I.D., Neill S.J., Hancock J.T. 2008. Nitric oxide synthesis and signaling in plants. Plant Cell Environ. 31 : 622-631.
https://doi.org/10.1111/j.1365-3040.2007.01761.x
 
23. Xu M.J., Dong J.F., Zhang X.B. 2008. Signal interaction between nitric oxide and hydrogen peroxide in heat shock-induced hypericin production of Hypericum perforatum suspension cells. Sci. China. Ser. C: Life Sci. 51 : 676-686.
https://doi.org/10.1007/s11427-008-0095-8
 
24. Yang Y., Yang F., Li X., Shi R., Lu J. 2013. Signal regulation of proline metabolism in callus of the halophyte Nitraria tangutorum Bobr. grown under salinity stress. Plant Cell Tiss. Org. Cult. 112 : 33-42.
https://doi.org/10.1007/s11240-012-0209-7